JP4063460B2 - 斜め穴の加工方法およびnc加工装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、斜め穴の加工方法およびNC加工装置に関する。たとえば、ドリルやタップなどの加工工具を用いて、ワークに対して斜め穴を加工する斜め穴の加工方法およびNC加工装置に関する。
【0002】
【背景技術】
従来、ワークに対して斜めに孔を加工する場合、図9に示す工具ホルダを用いて加工が行われている。
この工具ホルダ100は、主軸101に装着される主軸装着部102と、ドリルなどの加工工具103を保持する工具保持部104とが予め設定された角度に形成されたホルダ本体105と、このホルダ本体105内に収納され主軸101からの回転を工具保持部104に伝達するギア伝達機構106とを備える。
ワークに対して斜め穴を加工する場合には、主軸装着部102に対する工具保持部104の角度が、加工しようとする斜め穴の角度に対応する工具ホルダ100を選択し、この工具ホルダ100を主軸101に装着して斜め穴の加工を実行する。
【0003】
具体的には、加工工具103の軸に対して直交する平面の座標系を作り、この座標系に従って斜め穴の加工を行う。座標系の変換にあたっては、たとえば、図10に示すような手順が取られる。
(1)平面をX軸を中心に30度起こす。
(2)平面をY'軸を中心に10度起こす。
(3)加工工具を・・平面の加工点位置に位置決め。
(4)加工工具を・・平面に対して直交するZ方向へ送って斜め穴を加工する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のような工具ホルダによる斜め穴の加工では、1つの工具ホルダでは1種類(1種類の角度)の斜め穴しか加工することができない。
そこで、複数種の角度の斜め穴を加工できるようにするには、加工しようとする斜め穴の角度に対応して、複数種の工具ホルダを予め準備しておかなければならないので、経済的負担が大きいうえ、交換作業も面倒である。
【0005】
しかも、ある一定ピッチ角度毎に、複数種の工具ホルダを予め準備したとしても、その角度の間の角度の斜め穴の加工には対応できないという課題がある。
また、座標系の変換手順についても、複雑な指令を入力しなければならないうえ、それに基づく処理も面倒であるという課題があった。
【0006】
本発明の目的は、従来の課題を解決すべくなされたもので、簡単な加工プログラムによって、ワークに斜め穴を加工できる斜め穴の加工方法およびNC加工装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の斜め穴の加工方法およびNC加工装置は、上記目的を達成するため、次の構成を採用する。
【0008】
請求項1に記載の斜め穴の加工方法は、主軸に装着される主軸装着部と、加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつばねによって基の姿勢に復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝達する自在継手部とを有する工具ホルダを備えたNC加工装置において、加工工具を用いてワークに斜め穴を加工する斜め穴の加工方法であって、1つのブロック中に、加工点座標、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータを有する斜め穴加工プログラムを含むNC加工プログラムを記憶部に記憶させ、この記憶部に記憶されたNC加工プログラムの前記加工点座標に加工工具の先端を位置決めしたのち、このNC加工プログラムが斜め穴加工プログラムであるか否かを解読し、NC加工プログラムが斜め穴加工プログラムであることを条件に、前記ワークにセンタ穴加工を行ったのち、前記加工工具の先端を支点として、前記加工工具を前記傾き角度および旋回角度に対応した姿勢に傾け、
この姿勢のまま、前記加工工具とワークとを相対移動させながら、ワークに斜め穴を加工することを特徴とする。
ここで、加工工具としては、ドリル、タップ、リーマなどである。従って、それによって加工される斜め穴も、ねじ穴を含む。
【0009】
この加工方法によれば、1つのブロック中に、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータが含まれているNC加工プログラムを用いて、斜め穴を加工するようにしたので、加工しようとする斜め穴の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するだけで、所望の角度の斜め穴を加工することができる。従って、従来のような複数種の工具ホルダを予め準備しておかなくてもよいので、経済的に実現できるうえ、複雑な指令を入力しなくてもよいので、簡単な作業でワークに斜め穴を加工することができる。
【0010】
請求項2に記載の斜め穴の加工方法は、請求項1に記載の斜め穴の加工方法において、 前記1つのブロック中には、前記加工工具の毎分送り移動量または毎回転送り移動量を指定するデータとが含まれていることを特徴とする。
ここで、毎分送り移動量を指定する場合にはドリル加工、毎回転送り移動量を指定する場合にはタップ加工である。
この加工方法によれば、ドリル加工による斜め穴加工のほかに、タップ加工による斜め穴加工を実現できる。
【0011】
請求項3に記載のNC加工装置は、1つのブロック中に、加工点座標、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータを有する斜め穴加工プログラムを含むNC加工プログラムを用いて斜め穴を加工するNC加工装置であって、主軸に対して加工工具を姿勢調整可能に保持する工具ホルダと、前記加工工具とワークとを三次元方向へ相対移動させる移動機構と、前記NC加工プログラムを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されたNC加工プログラムを解読して前記加工工具の姿勢および前記移動機構の相対移動を制御する制御装置とを備え、前記工具ホルダは、前記主軸に装着される主軸装着部と、前記加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつばねによって基の姿勢に復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝達する自在継手部とを有し、前記制御装置は、前記記憶部に記憶されたNC加工プログラムの中に斜め穴加工プログラムが含まれているか否かを解読する手段と、前記傾き角度および旋回角度に対応した角度に前記加工工具の姿勢を傾ける手段と、前記傾き角度、旋回角度および切り込み深さから前記移動機構の三次元方向の相対移動量を算出して移動機構を各軸方向へ移動させる手段とを含み、前記記憶部に記憶されたNC加工プログラムの前記加工点座標に加工工具の先端を位置決めしたのち、このNC加工プログラムが斜め穴加工プログラムであるか否かを解読し、NC加工プログラムが斜め穴加工プログラムであることを条件に、前記ワークにセンタ穴加工を行ったのち、前記加工工具の先端を支点として、前記加工工具を前記傾き角度および旋回角度に対応した姿勢に傾け、この姿勢のまま、前記加工工具とワークとを相対移動させながら、斜め穴の加工を実行することを特徴とする。
【0012】
このNC加工装置によれば、記憶部に記憶されたNC加工プログラムが解読されたのち、傾き角度および旋回角度に対応した角度に加工工具が傾けられ、続いて、傾き角度、旋回角度および切り込み深さから移動機構の三次元方向の相対移動量を算出されて移動機構が各軸方向へ移動されるから、加工しようとする斜め穴の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するだけで、所望の角度の斜め穴を加工することができる。従って、従来のような複数種の工具ホルダを予め準備しておかなくてもよいので、経済的に実現できるうえ、複雑な指令を入力しなくてもよいので、簡単な作業でワークに斜め穴を加工することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本実施形態のNC加工装置を示している。同NC加工装置は、加工工具8とワークWとを三次元方向(X,Y,Z軸方向)へ相対移動させる移動機構10を備える。
移動機構10は、テーブル1と、このテーブル1の前後方向(Y軸方向)へ移動可能に設けられた門形フレーム2と、この門形フレーム2の水平ビーム2Aに沿って左右方向(X軸方向)へ移動可能に設けられたサドル3と、このサドル3に上下方向(Z軸方向)へ昇降可能に設けられた昇降ブロック4と、この昇降ブロック4に設けられた主軸5を有する主軸ヘッド6とから構成されている。主軸5には工具ホルダ7を介して、ドリルやタップなどの加工工具8が取り付けられている。
【0014】
図2は工具ホルダ7を示している。同工具ホルダ7は、前記主軸5に装着される主軸装着部としてのシャンク部11と、前記加工工具8を保持する工具保持部12と、前記シャンク部11に対して前記工具保持部12を支軸13を支点として傾斜可能かつばねなどによって基の姿勢に復帰可能に保持する自在継手部14とを備える。工具保持部12には、前記ドリルやタップなどの加工工具8が装着されるとともに、主軸5からの回転が自在継手部14を介して伝達されるようになっている。加工工具8をワークWの加工部位に位置決めしたのち、シャンク部11を所定の方向へかつ下方へ移動させると、加工工具8の先端を支点として、加工工具8が所定の方向へ傾斜し、この姿勢のまま主軸5からの回転によって加工工具8が回転されるようになっている。
なお、シャンク部11から加工工具8の先端までの寸法H(工具長)は測定により求められ、支軸13からシャンク部11までの寸法H1は予め求められているから(既知であるから)、支軸13から加工工具8の先端までの寸法H2は、H2=H−H1から求めることができる。
【0015】
図3は上記NC加工装置を制御するためのブロック図である。同制御装置は、CPU21を備える。CPU21には、バス22を介して、入力部23、マクロプログラム記憶部24、ROM25、RAM26、前記サドル3をX軸方向へ移動させるX軸駆動系27、門形フレーム2をY軸方向へ移動させるY軸駆動系28、昇降ブロック4をZ軸方向へ昇降させるZ軸駆動系29、および、主軸5を回転駆動させるモータ30などがそれぞれ接続されている。
RAM26には、前記入力部23から入力された加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部26Aや、加工プログラムで使用される工具に関する工具補正テーブル26Bなどが設けられている。
【0016】
次に、本実施形態の作用を、図4、図5、図6、図7、図8を参照しながら説明する。
ドリル(加工工具)によって斜め穴を加工する場合には図4(A)に示す加工プログラムを、タップ(加工工具)によって斜めのねじ孔を加工する場合には図4(B)に示す加工プログラムを、入力部23からそれぞれ入力する。
ここで、図4(A)(B)に示す加工プログラムにおいて、「X,Y,Z,B,C,F,P」は、図5に示す内容である。すなわち、「X,Y」は加工工具8の位置決め座標、「Z」は加工工具8の傾いた方向への切り込み深さ、「B」は加工工具8の傾き角度、「C」は加工工具8の旋回角度、「F」は加工工具8の毎分送り移動量、「P」は加工工具8の毎回転送り移動量である。
【0017】
加工にあたっては、図6〜図8に示すフローチャートに従って処理が実行される。
まず、加工工具8が加工点、つまり、入力された加工プログラムの位置決め座標「X,Y」に位置決めされたのち(ST1)、加工プログラムの中に「Z」指令があるか否かがチェックされる(ST2)。「Z」指令がなければ、アラーム処理が行われる(ST3)。
「Z」指令があれば、加工プログラムの中に「P」指令があるか否かがチェックされる(ST4)。「P」指令があれば、続いて、加工プログラム中に「F」指令があるか否かがチェックされる(ST5)。「F」指令があれば、アラーム処理が行われる。つまり、加工プログラム中に「P」指令および「F」指令が共にある場合には、アラーム処理が行われる。
【0018】
加工プログラムの中に「P」指令がない場合、あるいは、加工プログラムの中に「P」指令がありかつ「F」指令がない場合には、続いて、加工プログラム中に「S」指令、つまり、回転数指令があるか否かがチェックされる(ST6)。
「S」指令がなければ、アラーム処理が行われる。「S」指令があれば、続いて、加工プログラム中に「F」指令があるか否かがチェックされる(ST7)。「F」指令があれば、加工プログラムの中に「Q」指令、つまり、繰り返し加工指令があるか否かがチェックされる(ST8)。「Q」指令があれば、繰り返し加工ステップ数Q=3の処理が行われる(ST9)。
【0019】
加工プログラム中に「F」指令がない場合、あるいは、加工プログラムの中に「F」指令がありかつ「Q」指令がない場合には、加工プログラム中に「B」指令があるか否かがチェックされる(ST10)。
ここで、「B」指令がなければ、アラーム処理が行われる。「B」指令があれば、「B」指令が0度より小さいか否かがチェックされる(ST11)。「B」指令が0度より小さければ、アラーム処理が行われる。「B」指令が0度より小さくなければ、「B」指令が45度を超えているか否かがチェックされる(ST12)。「B」指令が45度を超えていれば、アラーム処理が行われる。「B」指令が45度を超えていなければ、次の処理(ST13)へ進む。つまり、加工プログラム中に「B」指令がある場合には、「B」指令が0度〜45度の角度範囲の条件のときに、ST13へ進む。
【0020】
ST13において、加工プログラム中に「C」指令があるか否かがチェックされる。
ここで、「C」指令がなければ、アラーム処理が行われる。「C」指令があれば、「C」指令が0度より小さいか否かがチェックされ(ST14)。「C」指令が0度より小さければ、アラーム処理が行われる。「C」指令が0度より小さくなければ、「C」指令が360度より大か否かがチェックされる(ST15)。「C」指令が360より大であれば、アラーム処理が行われる。「C」指令が360度より大でなければ、次の処理(ST16)へ進む。つまり、加工プログラム中に「C」指令がある場合には、「C」指令が0度〜360度の角度範囲の条件のときに、ST16へ進む。
【0021】
ST16において、加工プログラムの回転数が設定され、続いて、ST17において、工具ホルダ7のゲージライン〜ジョイント部までの距離、つまり、図2に示す寸法H2が設定される。これには、寸法Hを測定し、H2=H−H1から求める。続いて、ST18において、加工径の設定および旋回半径の計算が行われる。たとえば、加工径の設定では、加工プログラムに含まれる加工工具8のデータから、その直径Dが設定される。旋回半径の計算については、前記寸法H2と傾き角度Bとから図2に示す旋回半径rを求めることができる。
【0022】
次に、クリアランス点への移動が行われる(ST19)。つまり、加工工具8の安全な位置(たとえば、工具、機械、ワークなどの干渉がない位置)への移動が行われる。続いて、加工プログラム中に「F」指令があるか否かがチェックされる(ST20)。
加工プログラム中に「F」指令がない場合、つまり、タップ加工の場合には、旋回半径の再計算、Z軸の0.2D切り込み(最初のセンタ穴加工)、回転数設定が行われたのち(ST21)、工具旋回処理へ進む(ST22)。
加工プログラム中に「F」指令がある場合には、つまり、ドリル加工の場合には、旋回半径の再計算、Z軸の0.6D切り込み(最初のセンタ穴加工)、回転数設定が行われたのち(ST23)、加工工具8の旋回処理(ST22)へ進む。
【0023】
ST22において、加工工具8が旋回されたのち、加工プログラム中に「F」指令があるか否かのチェック(ST24〜ST26)、加工プログラム中に「Q」指令があるか否かのチェック(ST27〜28)、加工プログラム中に「P」指令があるか否かのチェック(ST29)が行われる。
ここで、加工プログラム中に「F」指令がありかつ「Q」指令がない場合には、穴あけ加工(ドリル加工)が実行される(ST30)。つまり、ST21,23で求められた加工工具8の先端を支点として加工工具8を、旋回半径rおよび旋回角度Cを基に傾け、この姿勢のまま切り込み深さZだけ加工工具8が軸方向へ送られるように、移動機構10の三次元方向の相対移動量を算出して移動機構10を各軸方向へ移動させる。
【0024】
また、加工プログラム中に「F」指令がありかつ「Q」指令がある場合には、穴あけ加工が実行される(ST31)。この場合には、本来の軸方向(X、Y、Z軸方向)以外の方向に向いている穴を加工するもので、C軸を回転させながら傾けた方向に穴をあける。
さらに、加工プログラム中に「F」指令がなくかつ「P」指令がある場合には、穴あけ加工、つまり、タップ加工が実行される(ST32)。
これらの加工終了後、主軸が停止され、工具8が垂直に戻されたのち、Z軸が逃がされ(ST33)、処理が終了される。
【0025】
従って、本実施形態によれば、1つのブロック中に、加工工具8の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータが含まれているNC加工プログラムを用いて、斜め穴を加工するようにしたので、加工しようとする斜め穴の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するだけで、所望の角度の斜め穴を加工することができる。従って、従来のような複数種の工具ホルダを予め準備しておかなくてもよいので、経済的に実現できるうえ、複雑な指令を入力しなくてもよいので、簡単な作業でワークに斜め穴を加工することができる。
【0026】
また、1つのブロック中には、上記加工工具8の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータのほかに、加工点座標と、ドリル加工の場合に用いられる毎分送り移動量またはタップ加工の場合に用いられる毎回転送り移動量を指定するデータとが含まれているから、ドリル加工による斜め穴加工のほかに、タップ加工による斜め穴加工を実現できる。
【0027】
また、加工工具8を主軸5に装着する工具ホルダ7は、主軸5に装着されるシャンク部11と、加工工具8を保持する工具保持部12と、シャンク部11に対して工具保持部12を支軸13を支点として傾斜可能かつばねなどによって基の姿勢に復帰可能に保持する自在継手部14とを有しているから、簡単な構成で加工工具8の姿勢を任意の角度に傾斜させることができるとともに、自動的に基の姿勢に復帰させることができるから、加工工具8の姿勢制御が容易である。
【0028】
なお、上記実施形態では、加工工具8として、ドリルやタップを用いる場合について説明したが、リーマなどでもよい。
【0029】
【発明の効果】
本発明の斜め穴の加工方法およびNC加工装置によれば、1つのブロック中に、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータが含まれているNC加工プログラムを用いて、斜め穴を加工することができるから、簡単な操作でワークに斜め穴を加工できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示すNC加工装置の正面図である。
【図2】 同上実施形態の工具ホルダおよび加工工具を示す図である。
【図3】 同上実施形態のブロック図である。
【図4】 同上実施形態の加工プログラムを示す図である。
【図5】 同上実施形態の加工プログラムの内容を説明するための図である。
【図6】 同上実施形態の加工の流れを示すフローチャートである
【図7】 同上実施形態の加工の流れを示すフローチャートである
【図8】 同上実施形態の加工の流れを示すフローチャートである
【図9】 従来の斜め穴加工に用いられる工具ホルダおよび加工工具を示す図である。
【図10】 従来の斜め穴加工において座標変換するための手順を示す図である。
【符号の説明】
5 主軸
7 工具ホルダ
8 加工工具
10 移動機構
11 シャンク部(主軸装着部)
12 工具保持部
13 支軸
14 自在継手部
21 CPU(制御手段)
26A プログラム記憶部
W ワーク
Claims (3)
- 主軸に装着される主軸装着部と、加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつばねによって基の姿勢に復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝達する自在継手部とを有する工具ホルダを備えたNC加工装置において、加工工具を用いてワークに斜め穴を加工する斜め穴の加工方法であって、
1つのブロック中に、加工点座標、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータを有する斜め穴加工プログラムを含むNC加工プログラムを記憶部に記憶させ、
この記憶部に記憶されたNC加工プログラムの前記加工点座標に加工工具の先端を位置決めしたのち、このNC加工プログラムが斜め穴加工プログラムであるか否かを解読し、
NC加工プログラムが斜め穴加工プログラムであることを条件に、前記ワークにセンタ穴加工を行ったのち、前記加工工具の先端を支点として、前記加工工具を前記傾き角度および旋回角度に対応した姿勢に傾け、
この姿勢のまま、前記加工工具とワークとを相対移動させながら、ワークに斜め穴を加工することを特徴とする斜め穴の加工方法。 - 請求項1に記載の斜め穴の加工方法において、
前記1つのブロック中には、前記加工工具の毎分送り移動量または毎回転送り移動量を指定するデータとが含まれていることを特徴とする斜め穴の加工方法。 - 1つのブロック中に、加工点座標、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータを有する斜め穴加工プログラムを含むNC加工プログラムを用いて斜め穴を加工するNC加工装置であって、
主軸に対して加工工具を姿勢調整可能に保持する工具ホルダと、
前記加工工具とワークとを三次元方向へ相対移動させる移動機構と、
前記NC加工プログラムを記憶する記憶部と、
この記憶部に記憶されたNC加工プログラムを解読して前記加工工具の姿勢および前記移動機構の相対移動を制御する制御装置とを備え、
前記工具ホルダは、前記主軸に装着される主軸装着部と、前記加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつばねによって基の姿勢に復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝達する自在継手部とを有し、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶されたNC加工プログラムの中に斜め穴加工プログラムが含まれているか否かを解読する手段と、前記傾き角度および旋回角度に対応した角度に前記加工工具の姿勢を傾ける手段と、前記傾き角度、旋回角度および切り込み深さから前記移動機構の三次元方向の相対移動量を算出して移動機構を各軸方向へ移動させる手段とを含み、前記記憶部に記憶されたNC加工プログラムの前記加工点座標に加工工具の先端を位置決めしたのち、このNC加工プログラムが斜め穴加工プログラムであるか否かを解読し、NC加工プログラムが斜め穴加工プログラムであることを条件に、前記ワークにセンタ穴加工を行ったのち、前記加工工具の先端を支点として、前記加工工具を前記傾き角度および旋回角度に対応した姿勢に傾け、この姿勢のまま、前記加工工具とワークとを相対移動させながら、斜め穴の加工を実行することを特徴とするNC加工装置。
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